摘要：生物智能行为特征, 如感知、记忆、学习、问题求解及决策等, 在人类、动物及具有神经系统的高等生物中普遍存在. 近期研究揭示, 单个细胞在与其微环境相互作用的过程中, 也表现出部分类似于人类智能的行为, 如“多模态感知” “问题求解” “学习记忆”及“演化适应”等. 细胞智能作为新提出的颠覆性理论概念, 其基本问题包括细胞智能的形成原理、群体细胞涌现群体智能行为机制及单细胞进化为多细胞生命的演化动力等. 随着生物力学及力生物学的发展, 大量研究表明细胞力学微环境对细胞生理行为具有重要影响. 在力学刺激作用下, 单个细胞同样表现出智能行为. 基于此, 本文提出了“细胞的力学智能”的概念, 从细胞力学感知、力学决策、力学记忆及力学学习等方面对智能行为特征进行了总结, 旨在为细胞力学智能的形成机制及其潜在应用方向 (如细胞智能医学) 提供新的思路与见解.

摘要：本文对2023-2024年《生物工程学报》发表的合成生物制造相关的综述和研究论文进行了评述，内容涉及底盘细胞，基因(组)编辑，设施、工具和方法，生物传感器，蛋白质设计与改造，肽与蛋白质，酶的筛选、表达、表征和改造，生物催化，生物活性物，植物天然产物，微生物天然产物，微生物资源开发与生物农药，甾体化合物，氨基酸及衍生物，维生素及衍生物，核苷，糖、糖醇、寡糖、多糖和糖脂，有机酸和生物基材料单体，高聚物材料生物降解与生物可降解材料，肠道微生物、活菌药物与合成微生物组，微生物抗逆工程，木质纤维素的生物降解和转化利用，一碳生物技术，生物电子转移与生物氧化还原，生物环保，合成生物制造的风险和监管等26个方面的数百种技术和产品，以期为读者了解合成生物制造相关研发和产业化的最新进展情况提供参考。

摘要：生物医用有色金属材料发展迅速，形成了适应不同体内环境、不同组织的医用有色金属材料及器件体系；着眼未来开展领域研究规划，提升新型医用有色金属材料及器件的临床应用水平，兼具理论研究与实践应用价值。本文论述了生物医用有色金属材料在耐蚀性、耐磨性、疲劳强度及韧性、生物适配性等方面的关键性能要求，系统梳理了永久性植入有色金属材料、生物可降解有色金属材料、多孔医用有色金属材料、医用有色金属表面改性等细分领域的研究进展、发展趋势与科学问题。在凝练各类生物医用有色金属材料未来研究方向的基础上，提出了加强基础与关键核心技术研究、组建“产学研医监”协同创新体、建立相关标准及规范、培育高精尖人才体系等发展建议，以期为新型材料发展布局与前沿技术研发提供先导性参考。

摘要：近年来,先进人工智能(Artificial intelligence,AI)技术驱动的新药研发备受关注。先进的人工智能算法(机器学习和深度学习)已逐渐应用于新药研发的各个场景,如表征学习任务(分子描述符)、预测任务(药靶结合亲和力预测、晶型结构预测和分子基本性质预测)以及生成任务(分子构象生成和药物分子生成)等。该技术可大大减少新药研发的成本和时间,提高药物研发效率,降低临床前和临床试验的相关成本和风险。本文归纳总结了近年来新药研发中先进人工智能技术的应用,帮助了解该领域的研究进展和未来发展趋势,助力创新药物的研发。

摘要：钛及钛合金因其优异的力学性能、耐腐蚀性和生物相容性, 被广泛用作牙种植体材料。然而, 钛基牙种植体在临床使用中软组织封闭不佳, 易使细菌侵入诱发种植体周炎, 导致种植体植入手术失败。因此, 为提升钛基牙种植体的软组织封闭性能, 降低种植体植入手术的失败率, 国内外学者开展了持续、深入的研究。本文综述了近年来钛基牙种植体软组织封闭表面改性研究系列进展, 着重介绍了钛表面化学组分调控和微纳结构构建方法, 指出了当前研究面临的挑战以及未来发展趋势, 以期为该领域的进一步研究提供参考。

摘要：细胞异质性是理解胚胎发育、疾病演化等生命过程的关键，而传统群体细胞RNA测序无法解析单细胞层面的基因表达差异。单细胞RNA测序技术（scRNA-seq）虽能在单细胞分辨率下构建转录组图谱，但其面临单细胞分离捕获效率低、RNA微量操作偏差大等挑战。以微流控芯片为技术载体的scRNA⁃seq通过微米级流体操控系统，将单细胞分离、裂解、逆转录、扩增及测序文库构建等流程集成化，实现了高通量、低样本损耗及自动化操作，显著提升了scRNA⁃seq的效率与数据可靠性。本文概述了scRNA⁃seq的测序流程，包括单细胞的分离与捕获、RNA提取、逆转录与扩增、单细胞测序等步骤，分析了微流控芯片在适配单细胞、精准控制反应体积和实现流程自动化等方面的核心优势，并简述了代表性平台Fluidigm C1、10X GenomicsChromium及BD Rhapsody的技术原理与特点。微流控芯片技术为scRNA⁃seq提供了高效、精准的技术平台，未来随着芯片设计的不断优化与多组学整合分析能力的提升，我们期待其在解析复杂生物系统、揭示疾病机制乃至推动精准医疗方面发挥更为深远的作用。

摘要：系统阐述多模态非线性光学显微成像技术的最新进展及其在生物医学研究中的应用。系统性介绍多模态非线性光学成像技术的工作原理与成像特点；进而深入讨论多模态成像技术的集成策略与系统优化方法；同时介绍多模态非线性光学显微成像技术的优势和发展现状；最后全面归纳该技术在生物医学领域的典型应用场景，并通过系统对比各模态的关键性能参数与适用条件，为面向具体生物问题的技术方案选择提供理论依据与实践指导，旨在为推动多模态非线性光学显微成像技术在生命科学和临床研究中的更广泛应用提供参考。

摘要：针对机器人辅助手术（RAS）场景三维重建过程中面临的软组织非刚性形变、手术器械与组织的交互和遮挡问题，提出一种基于三维高斯溅射（3DGS）的动态手术场景三维重建框架。所提方法构建了无需运动恢复结构（SFM）的联合优化策略，通过循环优化相机参数与高斯基元属性，提升在弱纹理和高动态手术场景下的三维重建保真度与鲁棒性。该框架引入混合交互建模策略来处理手术过程中软组织的拉扯、切割等非刚性形变以及手术器械的刚体运动，结合形变网络和样条曲线驱动的局部连续运动模型，实现对软组织拓扑变化与刚性器械运动的统一建模与动态还原。此外，本文利用渲染过程中的透射率信息，对来自被遮挡视图中的弱监督信号进行概率化过滤，从而实现对器械边界的锐利重建和对遮挡组织的恢复。为全面评估方法的性能，在公共数据集及临床机器人辅助手术数据集上，将所提方法与现有先进方法进行了定量与定性对比。在公开的EndoNeRF 数据集上，本方法在重建质量（PSNR）和感知相似度（LPIPS）指标上均优于现有方法。在三个临床手术数据集上，平均重建PSNR 达到34.35 dB，在分割任务上，平均交并比（mIoU）达到96.51%。实验结果表明，本文方法在软组织形变重建及手术器械分割方面表现优异，为实现更可靠的术中导航和手术模拟提供了技术支持。

摘要：定植于独特微环境中的口腔微生物群是人类微生态体系的重要组成部分。口腔微生态平衡的破坏会显著增强微生物毒力因子表达，改变代谢产物，进而诱发龋病、牙髓病、根尖周病、牙周病和植体周病等口腔感染性疾病。近年来，在生物医学材料领域的前沿研究中，纳米材料凭借其独特的性能脱颖而出，尤其是金属基纳米材料因其超小粒径、高表面积和良好的表面配体等独特优势，在治疗口腔感染性疾病中展现出卓越的抗菌性能。与此同时，为解决日益严峻的抗生素耐药性问题，金属基纳米材料作为新型抗菌制剂，在口腔微生态调控及口腔感染性疾病防治中展现出重要应用价值。本文综述了金属基纳米材料的分类、抗菌特性、抗菌机制以及在治疗口腔感染性疾病中的最新研究，旨在为口腔感染性疾病的防治提供理论依据，为金属基纳米材料的临床转化提供参考。

摘要： 生物电现象广泛出现在生物体中，其与组织重塑和生长密切相关。压电材料可通过压电效应释放电信号刺激组织的活性，从而促进细胞的增殖分化，其不仅制作简单、成本低、换能效率高，而且具有良好的生物学性能。本文旨在综述压电材料在医学领域的研究进展，重点探讨其在组织再生、伤口修复、神经修复及柔性医疗器件中的应用。通过总结压电材料的发展历程、制备方法及在生物医学领域的应用，分析其在医学领域的应用现状，并对未来的发展方向进行展望。首先，回顾了压电材料的发展历程，从1880 年居里兄弟发现石英晶体的压电效应，到现代多种压电材料的广泛应用。其次，详细介绍了5 种常用的压电材料的制备方法，包括Sol-gel 法、共沉淀法、水热法、盐分解法和氧化物混合烧结法，并指出这些方法的各有优势，以及分别适用于不同类型的压电材料制备。在医学应用方面，分析了压电材料在骨组织工程、皮肤伤口修复、神经修复及柔性压电器件中的具体应用，并结合相关研究文献，探讨了其作用机制和实际应用效果。然而，目前压电材料在医学应用中仍面临一些挑战，如电信号的频率和振幅难以调节、柔性压电器件的输出性能不稳定等，未来需要进一步研究，以提高压电材料的性能和临床转化率。本综述为压电材料在医学领域的应用提供了全面的参考，有助于推动压电材料在组织再生、伤口修复、神经修复及柔性医疗器件等方面的研究和应用，并且通过深入分析压电材料的制备方法和应用效果，为未来的材料设计和临床应用提供了理论依据和技术支持，具有重要的科学意义和应用价值。